Mikrowellenplasma-Simulation, Abscheidung und Charakterisierung von polykristallinen, dotierten und undotierten Diamantschichten

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit zwei unterschiedlichen Themenbereichen auf dem Forschungsgebiet der CVD-Diamant-Technologie. Im Mittelpunkt des ersten Teils stehen Computersimulationen, die zur Optimierung und Neuentwicklung von Mikrowellen-Plasmareaktoren für die Niederdruck-Diamantabscheidung eingesetzt werden. Der zweite Themenkomplex befasst sich mit der Abscheidung und Charakterisierung bordotierter CVD-Diamantschichten. Um derartige Schichten herstellen zu können, wurde ein neuer Mikrowellenplasma-Reaktor mit ellipsoidförmigem Reflektor (Ellipsoidreaktor ERIX) aufgebaut. Als Dotierquelle für Bor wird flüssiges Trimethylborat (TMB) verwendet. Mit Hilfe einer Gasmischanlage können die Bor-Konzentrationen über fünf Größenordnungen variiert und unterschiedlich stark dotierte Proben abgeschieden werden. SIMS-Messungen geben Aufschluss über die erzielten Dotierkonzentrationen innerhalb der Proben. Raman-Messungen an hoch p-dotierten Diamantscheiben zeigen die erwartete Fanoresonanz. Absorptionsmessungen sowohl im infraroten also auch sichtbaren Spektralbereich werden an CVD-Diamantproben mit leichter bis starker Bor-Dotierung vorgenommen. Dass substitutionell eingebaute Bor-Atome als Punktdefekte Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit haben, wird durch temperaturabhängige Wärmeleitfähigkeitsmessungen belegt. Absorptionsmessungen an gelbem DCAJ- bzw. bräunlichem CVD-Diamant zeigen deutliche defektinduzierte Ein-Phonon-Absorption, wobei das Spektrum der gelben Probe den charakteristischen Verlauf für substitutionell eingebauten Stickstoff aufweist. Mit ESR-Messungen wird nachgewiesen, dass Stickstoff in gelbem DCAJ-CVD Diamant substitutionell eingebaut wird. Wärmeleitfähigkeitsmessungen zeigen, dass Phononenstreuung an Korngrenzen über weite Temperaturbereiche hinweg den thermischen Widerstand dominiert.

Author dc:creator

• Pleuler, Erik

Contributors dc:contributor

• Koidl, Peter

• CAP-Reaktor
• Plasmasimulation
• p-Dotierung
• Bor
• CAP-reactor
• plasma simulation
• p-doping
• boron

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